面向高清的网络化电视台整体解决方案

热点透视Focus33AdvancedTelevisionEngineering2005/82005年北京国际电视技术研讨会数字化、网络化已经成为世界各国广播电视的发展重点，世界各地都选择和制定了相应的标准和发展时间表。伴随数字电视的发展，高清电视技术正在快速发展，高清晰度数字电视（HDTV）具有一系列的优势，主要的数字电视发展国家都在通过发展高清电视来推动广播电视的数字化进程，如以美国、加拿大为例，近来高清电视播出情况已经占了相当大的比例。除此之外，日本、韩国、澳大利亚等近来都在大力发展高清电视、不断加大高清节目播出比例，欧洲的Euro1080高清电视台已经开办了三个高清频道。我国中央电视台、深圳电视台等也已开始播出高清电视节目，据悉，2005年内中央电视台的高清频道即将开播，同时央视新台址建设将主要考虑高清。众所周知，采用高清晰度数字电视能明显地提高图像的质量、提高播出效果，但这需要从节目采集、演播、制作、传输、接收等各个环节都实现升级，对众多的电视媒体而言，发展高清电视节目制播平台无疑需要投入相当的设备和资金，到底建设高清网络化电视台需要考虑哪些问题？如何兼容现有标清电视制播网络与系统？如何兼顾性能、质量与成本？高清网络化电视台的整体模型又是如何的呢？这些都是电视行业急需研究和探讨的问题。本文介绍和提出了面向高清的网络化电视台整体解决方案，并对其中的带宽与工作流程、高标清数字总控系统、存储网络共享基础平台、数据交换共享平台等几个核心环节进行分析，权当抛砖引玉，希望与业内专家一起探讨面向高清的网络化电视台建设的各种技术问题。一高清网络化电视台的带宽问题与工作流程数字化和网络化已经为广播电视带来了巨大的改变，加速了节目制作、传输、播出过程，增进了节目素材的共享与综合利用，使低成本节目制作成为可能。在进行高清频道或高清节目制播的过程中，网络化无疑也是十分必要和必须的。然而，正如前面所说的，高清网络化制播还存在大量技术问题，综合上述考虑，其中高清网络带宽问题和工作流程问题，是其中最关键的技术点，要解决高清巨大数据量的带宽问题，除了提高软硬件性能之外，最核心的便是数字视频压缩技术。对于无压缩格式的数字电视信号，HDTV传输带宽大概是SDTV传输带宽的6倍，达到1.485Gbps，这么大的数据量无论对于传输、记录还是对于存储、编辑、播出都是一个巨大的挑战，世界各主流广播电视设备厂商都在大力发展相关的技术，试图通过对高清信号的编码降低对用户制作高清的成本，其中最重要的就是适合高清的编解码格式。许多厂商都独立开发了高清编码格式，如Canon、Sharp、新奥特硅谷视频技术有限公司李军面向高清的网络化电视台整体解决方案面向高清的网络化电视台整体解决方案李军，新奥特硅谷视频技术有限公司。1997年毕业于北京航空航天大学，2004年获工学博士学位，从事广播电视数字化、网络化及数字媒资等方面的研究开发工作，国内外公开发表学术论文20余篇。Focus2005年北京国际电视技术研讨会NOT2005.8.12,6:31PM33热点透视34现代电视技术2005.8Sony及JVC四公司提出的HDV，SONY的HDCAM、HDCAMSR，Panasonic的DVCPROHD、HD-D5，以及Avid公司推出的DNxHD编码等，其中基于SMPTEMXF的AvidDNxHD是惟一一个开放的高清编码格式。AvidDNxHD高清编码技术解决了图像质量与文件大小互相矛盾的问题，其视频质量已在CCTV、NHK等专业机构进行了严格的测试，取得了优秀的编解码质量和效率。目前，Avid全线产品均支持这一编码标准，从而简化了HD工作流程，如图1所示为通过压缩技术实现的简化的SD/HD工作流程，其中通过DNxchange硬件编码器和DNxcel编码板卡可以将HDTV信号转化为AvidDNxHD，实现网络化的编辑、制作和播出。世界广播电影电视业巨头Avid公司与新奥特从2004年开始战略合作，并向新奥特开放Avid各种产品的API接口，使得国内网络和产品能够首次实现与Avid全系列产品的整合，同时，Avid已经为新奥特开放了高清编码格式。二面向高清的网络化电视台解决方案一个完整的数字高清（兼容标清）电视台整体解决方案，通常首先设计工作流程，在构建总体方案的过程中，充分考虑和设计安全、可靠，又具有扩展能力的数字总控系统、网络共享基础平台和全台数据交换共享平台，并在上述基础平台上设计各种业务网络系统，例如：高标清新闻制播系统、高标清后期制作系统、高标清数字媒体资产管理系统，在经济条件允许的电视台，还可以搭建高标清专题节目制作中心、卫星及专线收录传输系统、宽带网流媒体发布系统等，一个简化的数字高标清网络电视台整体解决方案如图2所示。1.HDTV/SDTV数字总控系统对电视台数字化系统的设计，应当充分考虑高标清过渡甚至兼容，如图3所示为SD过渡到HD的一种技术方案，可以看到，在图3所示的方案中，上下换变换器来实现SD/HD的兼容，同时，单独建设一套小规模的高清矩阵（切换器），来实现高清信号的路由，并配置相应的HD摄像、编码器，实现对HD的采集，并用高清编辑机或小规模非编系统实现对高清的编辑，最后通过HD视频服务器实现HD播出。因为，HD播出主要是经过有线进行传输，经过矩阵切换后的HD信号，可以使用HDTV的MPEG-2编码器，将其压缩为高清的MPEG-2格式的PS流，最后通过传输及复用器，实现HD的前端传输，并由DVB传输广播系统进行广播，这样用户就可以通过STB接收和收看到HD节目。如果在构造全台网络中，考虑诸如DNxHD这样的压缩格式，那么就不必十分关注HD的带宽问题，因为DNxHD已经将HDTV信号压缩到无压缩SD信号的传输带宽之内。为实现高清信号的传输，前端采集设备只要配备一个DNxHD编码器，就可以在现有SDI总控网络实现对HD信号的路由，在收录和后期制作环节，同样可以配置一个DNxHD采集设备，直接将DNxHD高清信号实时转换为高清的MXF文件，并供整个网络内的用户所共享。2.存储网络共享基础平台由于HD系统具有特殊的存储容量和带宽要求，在进行数字化网络化电视台设计的过程中，必须充分利用现有存储图1采用视音频压缩技术的SD/HD工作流程图2数字高标清网络电视台整体解决方案图3一种SD/HD数字总控系统方案NOT2005.8.12,6:31PM34热点透视Focus35AdvancedTelevisionEngineering2005/82005年北京国际电视技术研讨会和网络技术，为电视台铺就一个高品质的存储网络共享基础平台，如图4所示为一个具有大规模扩展能力的SD/HD兼容的存储网络共享平台架构。这种存储网络共享平台的特点在于，各运营部门拥有相对独立的SAN网络，共享一个全台的媒体资产管理系统，并且通过多协议路由器实现各SAN网络之间的互联互通。这样做的好处可以很好地兼顾现有电视台的管理模式，也可以很好地进行安全隔离，同时，又可以在管理策略许可的情况下，实现各部门之间的素材、节目资源的共享，其中多协议路由器可以选择2GB或4GB，保证节目素材迁移的高效率，而共享一个媒体资产管理系统，不仅可以节约投资，也可以将全台的节目资产进行统一整合，由于形成了全台节目内容管理平台，便于可以实现对节目资源的统一调度、发行、销售和增值。另外，图3所示的方案还可以通过iSCSI协议，接入大量的低成本服务器，从而降低IT系统成本，也可以通过FCIP协议，为珍贵历史节目素材进行远程容灾、备份，确保电视台内容资产的绝对安全。3.异构网数据交换共享平台在进行全台高标清网络系统规划的过程中，不可避免的会选择多个厂商的系统，也就是说各个系统可能是异构网络，为了实现全台各子系统的互联互通，一种理想的方式是构建一个数据交换共享平台，而各子网络系统内部同样具有各自的数字媒体内容管理系统，用于管理各子系统内部的节目、素材以及工程文件，并配合内部的工作流程管理。在进行跨子系统进行节目素材检索、浏览、调度和使用时，可以通过数据交换共享平台。全台数据交换共享平台，基于B/S结构的方式，将各子网络内的节目素材展现给各子网络系统内的用户，包括节目文稿、元数据、关键帧以及低码率流媒体文件，以便具有使用权限的用户浏览和申请调用，并数据交换共享平台的后台审批调度中心进行策略调度，实现跨异构网络的媒体资产共享，提高全台数字媒体资产再利用率。一种数据交换共享平台及各子网络具有媒体资产管理系统的模型如图5所示，通过数据交换共享平台进行节目素材浏览和调用的过程中，其中低码流媒体的浏览以及审批过程通过1GB或10GB以太网络进行，而审批后的高码流节目素材迁移调度，则通过类似图4的光纤存储网络基础平台来进行，采用光纤与以太相结合的方式，可以充分利用两种网络的优点，同时解决调度的可控性与数据迁移的高效率传输的问题。三结束语数字化网络化平台已经成为电视媒体的建设热点，同时，我国电视媒体行业也可以借鉴国外的经验，通过发展高清电视来推动数字电视的普及和发展，另外，电视台在数字化、网络化的过程中，应该充分考虑向高清的过渡，尤其是在进行全台网络化的规划过程中，必须充分为高清的过渡留下充分的发展空间。随着广播电视技术的发展，电视媒体的节目制作设备正在发生巨大的变革，新奥特公司整合当今最优秀的产品，与广大合作伙伴一道，愿为国内的广播电影电视媒体行业，提供先进、可靠、面向高清的网络化电视台整体解决方案。参考文献[1]许珊，奏响高清新乐章，世界广播电视，2005.1[2]乐永生，AvidDNxHD高清编码，传播与制作，2005.4[3]DNxchangeoffersHDoveryourSDInetwork，[4]陈默，赵贵华，从BIRTV看电视演播室节目制作设备的发展，世界广播电视，2005.3图4一种SD/HD兼容的存储网络共享平台架构图5网络化电视台数据交换共享平台NOT2005.8.12,6:31PM35